CN101029103A

CN101029103A - 新型形状记忆聚合物及其制备方法

Info

Publication number: CN101029103A
Application number: CN 200710071873
Authority: CN
Inventors: 冷劲松; 刘彦菊; 张大伟
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2007-09-05

Abstract

新型形状记忆聚合物，本发明涉及一种形状记忆聚合物及其制备方法。它是为了解决常规的聚合物发生形变后形状不能够回复的问题。苯乙烯形状记忆聚合物按照重量份数比主要由40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引发剂和0.1～4份交联剂制成。苯乙烯形状记忆聚合物的制备方法通过以下步骤实现：(一)配料；(二)将混合物注入到模具中并加热，然后冷却至室温并脱模，得到新型形状记忆聚合物。本发明中的新型形状记忆聚合物经过加热拉伸、冷却固定形状后，再进行加热可以回复到原始形状；形状记忆温度为40～80℃、形变回复率为80～100％、一般大于85％；在相对初始形状的拉伸形变达到50％时，仍保持上述形变回复率。

Description

新型形状记忆聚合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种形状记忆聚合物及其制备方法。

背景技术

形状记忆聚合物是指具有初始形状聚合物，在外界条件作用下，形状发生改变，经形变固定之后，可以通过加热等外部条件刺激，使其恢复初始形状。形状记忆聚合物由于响应外部刺激条件的不同分为热致感应型、光致感应型和化学感应型等。热致感应型形状记忆材料在电子通信、机械制造、文娱体育、医疗卫生以及农业和能源领域已经有了一定的应用，而现在作为外层空间可展开雷达天线、卫星等飞行器上的展开太阳能电池板的驱动器、外层空间可展开桁架、可变形飞行器的机翼材料、航天器和空间展开结构的铰链、航天飞机中的保温隔热材料等是形状记忆材料应用的新天地。热致感应型形状记忆聚合物一般由防止树脂流动并记忆起始态的固定相和随着温度变化能可逆的固化和软化的可逆项组成。可逆相为物理交联结构，如结晶态、玻璃态等，而固定相为物理交联结构和化学交联结构。当聚合物被加热到熔点或玻璃化温度以上时，可逆相在外力的作用下变形，然后冷却到熔点或玻璃化温度以下固定形状，去掉外力后变形态在室温下保持长期不变；当温度再次升高到熔点或玻璃化温度以上时，分子链尽力恢复原来的形状，从而产生形状记忆的功能，而常规的聚合物发生形变后形状不能够回复。

发明内容

本发明的目的是为了解决常规的聚合物发生形变后形状不能够回复的问题。新型形状记忆聚合物按照重量份数比主要由40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引发剂和0.1～4份交联剂制成。新型形状记忆聚合物的制备方法通过以下步骤实现：(一)按照重量份数比将40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引发剂和0.1～4份交联剂混合并进行搅拌直到引发剂完全溶解；(二)将混合物注入到模具中并以60～80℃的温度加热34～40小时，然后冷却至室温并脱模，得到新型形状记忆聚合物。本发明中的新型形状记忆聚合物经过加热拉伸、冷却固定形状后，再进行加热可以回复到原始形状；形状记忆温度为40～80℃、形变回复率为80～100％、一般大于85％；在相对初始形状的拉伸形变达到50％时，仍保持上述形变回复率。本发明中的材料可用作雷达天线、可变形飞行器的机翼材料、航天器和空间展开结构的铰链以及临床医疗用材料。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式中新型形状记忆聚合物按照重量份数比主要由40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引发剂和0.1～4份交联剂制成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于新型形状记忆聚合物按照重量份数比主要由60～80份苯乙烯、15～40份乙烯基化合物、1～3份引发剂和1～3份交联剂制成。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于新型形状记忆聚合物按照重量份数比主要由76份苯乙烯、20份乙烯基化合物、2份引发剂和2份交联剂制成。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于新型形状记忆聚合物按照重量份数比主要由78份苯乙烯、18份乙烯基化合物、2份引发剂和2份交联剂制成。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于乙烯基化合物为乙酸乙烯酯、乙烯、丁烯、丙烯、氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、乙烯基醚、乙烯基咔唑、乙烯基吡咯烷酮、乙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酸、丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸正十四酯、丙烯酸正十六酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-β-羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、丙烯酸环乙氧基酯、丙烯酸缩水干油酯、丙烯酸-β-乙氧基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、月桂酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸乙酯中的一种或几种，其中乙烯基化合物为2种或2种以上时，乙烯基化合物之间为任意质量比。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于引发剂为叔丁基过氧化物、叔丁基氢过氧化物、过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、三氟化硼、三氟化硼二乙基醚合物、三氟化铭或氯化锡中的一种。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于交联剂为甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯苯、二烯丙基二甘醇碳酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、辛二酸二烯丙酯、二甘醇二丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二乙烯基醚、二乙烯基二醇、癸二酸二乙烯基酯、甘油三甲基丙烯酸酯、1，5-己二烯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、N，N′-亚甲基双甲基丙烯酰胺、四丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、季戊四醇三烯丙基醚、1，5-戊二醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯或三甘醇二乙烯基醚中的一种。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于新型形状记忆聚合物按重量份数比还加入0.01～60份的改性聚合物。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八的不同点在于改性聚合物为平均分子量为5000～10000的聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚乙烯或聚丙烯中的一种。其它与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：本实施方式中新型形状记忆聚合物的制备方法通过以下步骤实现：(一)按照重量份数比将40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引发剂和0.1～4份交联剂混合并进行搅拌直到引发剂完全溶解；(二)将混合物注入到模具中并以60～80℃的温度加热34～40小时，然后冷却至室温并脱模，得到新型形状记忆聚合物。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十的不同点在于步骤(一)中按照重量份数比将60～80份苯乙烯、15～40份乙烯基化合物、1～3份引发剂和1～3份交联剂混合并进行搅拌直到引发剂完全溶解。其它步骤与具体实施方式十相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十的不同点在于步骤(一)中按照重量份数比将78份苯乙烯、18份乙烯基化合物、2份引发剂和2份交联剂混合并进行搅拌直到引发剂完全溶解。其它步骤与具体实施方式十相同。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十的不同点在于步骤(二)中将混合物注入到模具中并以70℃的温度加热36小时。其它步骤与具体实施方式十相同。

具体实施方式十四：本实施方式通过以下步骤实现：(一)按照重量份数比将76份苯乙烯、20份丙烯酸丁酯、2份过氧化二苯甲酰和2份甲基丙烯酸乙二醇酯混合并进行搅拌直到过氧化二苯甲酰完全溶解；(二)将混合物注入到模具中并以70℃的温度加热36小时，然后冷却至室温并脱模，得到新型形状记忆聚合物。

本实施方式中制备的新型形状记忆聚合物形状记忆温度为40～80℃、形变回复率为80～100％、一般大于85％；在相对初始形状的拉伸形变达到50％时，仍保持上述形变回复率。

具体实施方式十五：本实施方式通过以下步骤实现：(一)按照重量份数比将76份苯乙烯、20份丙烯酸丁酯、2份偶氮二异丁腈、2份丙烯苯和2份平均分子量为5000～10000的聚苯乙烯混合并进行搅拌直到丙烯苯完全溶解；(二)将混合物注入到模具中并以70℃的温度加热36小时，然后冷却至室温并脱模，得到新型形状记忆聚合物。

本实施方式中加入聚苯乙烯起到调整体系粘度的作用。

Claims

1、新型形状记忆聚合物，其特征在于新型形状记忆聚合物按照重量份数比主要由40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引发剂和0.1～4份交联剂制成。

2、根据权利要求1所述的新型形状记忆聚合物，其特征在于新型形状记忆聚合物按照重量份数比主要由60～80份苯乙烯、15～40份乙烯基化合物、1～3份引发剂和1～3份交联剂制成。

3、根据权利要求1所述的新型形状记忆聚合物，其特征在于新型形状记忆聚合物按照重量份数比主要由76份苯乙烯、20份乙烯基化合物、2份引发剂和2份交联剂制成。

4、根据权利要求1所述的新型形状记忆聚合物，其特征在于乙烯基化合物为乙酸乙烯酯、乙烯、丁烯、丙烯、氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、乙烯基醚、乙烯基咔唑、乙烯基吡咯烷酮、乙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酸、丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸正十四酯、丙烯酸正十六酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-β-羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯、丙烯酸环乙氧基酯、丙烯酸缩水干油酯、丙烯酸-β-乙氧基乙酯、丙烯酸二乙基氨基乙酯、月桂酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸乙酯中的一种或几种，其中乙烯基化合物为2种或2种以上时，乙烯基化合物之间为任意质量比。

5、根据权利要求1所述的新型形状记忆聚合物，其特征在于引发剂为叔丁基过氧化物、叔丁基氢过氧化物、过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、三氟化硼、三氟化硼二乙基醚合物、三氟化铭或氯化锡中的一种。

6、根据权利要求1所述的新型形状记忆聚合物，其特征在于交联剂为甲基丙烯酸乙二醇酯、二烯丙基二甘醇碳酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、辛二酸二烯丙酯、二甘醇二丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二乙烯基醚、二乙烯基二醇、癸二酸二乙烯基酯、甘油三甲基丙烯酸酯、1，5-己二烯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、N，N′-亚甲基双甲基丙烯酰胺、四丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、季戊四醇三烯丙基醚、1，5-戊二醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯或三甘醇二乙烯基醚中的一种。

7、根据权利要求1所述的新型形状记忆聚合物，其特征在于新型形状记忆聚合物中按重量份数比还加入0.01～60份的改性聚合物。

8、根据权利要求7所述的新型形状记忆聚合物，其特征在于改性聚合物为平均分子量为5000～10000的聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚乙烯或聚丙烯中的一种。

9、新型形状记忆聚合物的制备方法，其特征在于新型形状记忆聚合物的制备方法通过以下步骤实现：(一)按照重量份数比将40～90份苯乙烯、2～60份乙烯基化合物、0.5～5份引发剂和0.1～4份交联剂混合并进行搅拌直到引发剂完全溶解；(二)将混合物注入到模具中并以60～80℃的温度加热34～40小时，然后冷却至室温并脱模，得到新型形状记忆聚合物。

10、根据权利要求9所述的新型形状记忆聚合物的制备方法，其特征在于步骤(二)中将混合物注入到模具中并以70℃的温度加热36小时。